自动控制技术在尿素添加生产线中的应用

2020-01-15张娟

化工设计通讯 2020年2期

张娟

（众一阿美科福斯特惠勒工程有限公司宁夏分公司，宁夏银川 750004）

1 尿素添加自动化生产线中PLC控制系统构成

PLC 控制系统是基于工业生产环境中的数字化运算的电子装置，属于单片机。在应用中通过对其进行编译处理，将编译好的程序存储在系统中则可以形成简单的PLC 设备。在尿素添加生产线自动化控制系统中应用，通过PLC 内部逻辑进行处理，可以执行顺序计算、计时以及算法运算等相关操作质量，进行做到数字化的输入以及输出处理，实现对设备的有效控制。同时，PLC 也具有一定的可扩展功能，在实际的生产中应用效果显著。分析PLC 控制系统在尿素添加生产线自动控制系统中的应用，其结构主要包含以下几部分。

1.1 电源

电源是PLC 控制装置的重要设备。PLC 电源具有稳定电流的作用。为了保障PLC 可以呈现稳定的工作状态，一般状况之下PLC 装置主要为交流电，其波动电压要控制在10%左右。对此，在实践中要将PLC 装置与交流电进行链接。

1.2 中央处理器

中央处理器的功能与CPU 功能类似，工作效率较高，可以实现大规模的数据预算分析，具有控制数据输入以及输出的职能。其主要包括存储器、I/O 设备以及编译系统等。在PLC系统的尿素添加生产线运行中输入数据要通过中央处理器进行处理，再通过输出设备进行输出处理。整个过程就是基于基本逻辑的输入以及输出过程，常规状况之其呈现为一种逻辑循环工作状态[1]。

1.3 存储单元

每个电子控制系统中都要合理地设置存储单元。其主要功能就是进行存储预处理的程序，这样在运行中则可以直接调用。同时，在设备输入数据的时候，这些数据有效存储，通过中央处理器处理输出。

1.4 输入与输出设备

其主要职能就是充分保障设备的交互定，具有一定的外界交流能力。同时PLC 也具有一定的通信功能，在远程通信设备中也要设置通信功能，便于交流，实现信息共享。

2 尿素添加生产线智能控制系统设计

2.1 总体设计

采用全智能的自动化控制系统，实现尿素添加自动化。系统包含自动控制系统、包装袋自动上下料系统、物料自动拆包系统以及密闭环保的物料输送系统。通过现场视频监控系统及智能化信号传输及控制实现尿素添加过程的无人化操作。系统具备自主、智能、柔性化等多种特点，且整体结构设计满足现场环境应用的需求，达到可靠、实用的技术应用。

2.2 智能搬运上料系统

系统流程为工人利用叉车将装有尿素的托盘料卸载在滚筒输送线上，滚筒输送线将尿素托盘输送至搬运机器人处，搬运机器人利用相机识别来料位置，启动末端执行器将尿素上料至皮带输送线上，上料完的托盘由托盘收集货叉从滚筒输送线上取下。

智能搬运上料系统控制逻辑相对较为简单，数字量中I/O的控制点相对较少，其输入点为16点，输出点12点。在设计中应用西门子S7-200PLC 增加EM277通信模块，将其与现场总线连接，作为网络从站与上位机通信，实现与上位机监控处理[2]。

2.3 自动拆包投料系统

全自动拆包机主要用于袋装物料的自动拆包及下料，主要包括进料装置、破袋装置、筛分装置、废袋收集装置。管链输送机主要用于将拆袋后的散装物料输送至溶液罐中，主要包括管道、链条盘片、驱动装置等。在此系统中拆包机控制逻辑较为复杂。其控制子系统是通过可编程的逻辑控制器PLC、触摸屏、手动的操作屏以及变频控制等各个系统构成的集中控制系统，具有实时性较强的特征。

2.4 智能视觉系统

采用基于计算机视觉的全自动化智能视觉定位系统，模拟人眼的的定位原理，准确定位物料包装袋的精确位置。配合工业计算机系统，模拟人眼视觉定位原理，在高速度、高精度、高稳定性的同时，达到类人的智能化定位水平，对于托盘上每个包装袋精确定位，配合工业机械手进行抓取，保证整个加药过程的正常运行。

2.5 自动控制系统

自动控制系统主要包括PLC、HMI 人机交互界面、到位检测传感器等组件，具备手动、全自动运行模式，触摸屏带有整机的操作功能。用于对此整套自动化尿素添加系统进行监视、报警、控制和管理，PLC 系统根据现场工艺需求，按照编制的程序对系统中的设备进行控制，并且具有溶液罐液位联锁、系统运行数据指示、参数设置、故障报警等功能。操作人员可通过控制界面进行参数设置、输送量调整、系统自动运行的启停以及现场设备的单个手动控制。

同时系统带有PROFIBUS 和PROFINET/以太网接口，与交换机进行串联，可将现场数据通过网络将输送至动力部的中控系统中，实现远程智能化、自动化操作。

3 可编程序控制器在尿素添加生产线智能控制系统中的应用

3.1 可编程序控制器自动生产线运用

可编程序控制器（PLC）电子单元利用在工业生产中应用，可以实现自动化管理。在尿素添加生产线自动控制系统中应用，利用PLC 系统嵌入处理，可以对生产流程以及过程的自动化控制，进而实现全自动化的生产环境控制。在技术层面上来说，PLC 自动生产线就是利用中央处理器进行控制，PLC具有写入功能，可以实现编程变异功能，通过对处理系统进行编译处理可以保障其满足生产程序要求，实现在生产过程中做到编译化处理。其主要应用流程主要如下。

3.2 写入编译程序

在工业自动化生产程序中进行编译处理，通过写入操作进行PLC 控制器处理。

第一，输入数据。通过输入设备输入程序，实现自动化的生产流程。第二，编译处理中央处理器。将输入数据进行分析处理，发出输出指令信息进行操控处理。第三，逻辑循环操作。工程生产中其与一种循环操作模式之中，因此，要做好逻辑的循环操作处理。第四，系统设计。基于PLC 的尿素包装添加生产线自动控制系统，其核心就是PLC 计算手段，在尿素包装自动生产线的工作中，要明确PLC 系统控制参数以及方式，根据工艺过程以及要求宣传对应的动作。为了保障系统运行安全稳定，在设计中要增加联锁、保护以及互锁等相关功能，通过模块化编程进行设计可以有效优化。第五，控制系统连通电路之后，操作人员可以根据实际状况选择模式，在手动模式之下分析检修不同皮带之间点动运行状况。第六，在自动运行模式运行之后，在PLC 总控单元控制之下可以实现对各个系统的集中控制处理。在实践中要想满足尿素包装的需求，在设计中要合理的设计分析。通过PLC 读取在传送带上的信号，通过计数模块进行处理，实现自动化的控制。为了提升系统稳定性，在进行PLC 尿素添加生产线自动控制设计中可以设置存储单元，通过将多余的产出输送到存储单元中，根据皮带的速度、产品大小等进行输送速度的控制。提升设备以及人身操作安全，要设置紧急拉线开关，包装开关拉动的时候可以立即停止控制系统[4]。同时，要根据系统的程序以及不同单元的功能进行分段编程处理。